漩流中间包夹杂物去除的水模拟实验研究

论文摘要

漩流中间包是一种新型中间包,由于漩流室的引入,既可以实现湍流控制器的作用,还可以在基本不改变原有中间包结构的基础上,避免离心中间包所必需的外加电磁设备,具有改善中间包内流场、促进夹杂物聚集长大、上浮和去除等优点。本文在漩流室中间包可行性研究的基础上,采用聚丙烯塑料粒子作为非金属夹杂物模拟粒子,模拟了非金属夹杂物在钢液中的上浮率,详细分析了漩流中间包内夹杂物的上浮率随漩流室设计参数变化的规律,这些参数包括漩流室高度、直径、入口方向和入口流量大小；还对双流漩流中间包的流场所引起的夹杂物上浮率的非对称性做了研究,从而为改善非对称的夹杂物上浮率找到合适的设计参数。采用真空泵油和液体石蜡混合物模拟了中间包内的液渣层,研究了影响钢液卷渣与裸渣的漩流室工艺参数,为进一步优化漩流中间包内漩流室的位置和参数提供实验依据。通过本文的物理模拟研究,得到了如下结论：（1）在漩流室直径一定的情况下,随着漩流室高度的增大,夹杂上浮率大致呈现先增加后减小的变化趋势；当漩流室高度一定时,夹杂物上浮率的变化趋势不仅与漩流室直径有关而且特定的漩流室高度下有着特定的规律。（2）在漩流室条件不变的情况下,旋转漩流室,改变漩流室的入口方向与中间包长度方向的夹角,夹杂上浮率基本不发生变化。漩流中间包随着入口流量的增加,夹杂物颗粒的上浮率会不同程度地下降。（3）漩流中间包是利于夹杂物的上浮去除的,单流漩流中间包较好的设计参数为：直径280mm,高度140mm,73-97μm、55-73μm、44-55μm夹杂物上浮率分别从不加漩流室时的85.16%、75.31%、61.87%提高到87.14%、82.23%、67.22%。（4）不加漩流室时,双流中间包结构对称,夹杂物上浮率总体呈现对称分布；漩流室的加入引起入口位置的非对称分布使得漩流中间包内的夹杂物上浮率呈非对称分布,漩流室入口方向旋转60度后可以改善这种不对称性。（5）随着漩流室高度的增大,卷渣现象越来越明显；随着直径的增大,卷渣现象却得到逐步改善。（6）随着漩流室高度的增大,裸渣现象越来越明显；随着直径的增大,裸渣现象却得到改善。（7）随着渣层厚度的增加,卷渣现象越来越明显,而裸渣却得到改善。随着流量的增大,卷渣和裸渣现象均明显加剧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 中间包去除夹杂的冶金现状及技术
• 1.2.1 中间包的外形结构及设计
• 1.2.2 中间包吹气及防下渣技术
• 1.2.3 中间包控流技术
• 1.3 中间包去夹杂物理模拟实验研究
• 1.3.1 夹杂物的主要来源
• 1.3.2 夹杂物的形成与去除
• 1.3.3 中间包物理模拟研究
• 1.3.4 模拟夹杂物的选取
• 1.4 本课题研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 单流漩流中间包的夹杂物模拟实验
• 2.1 夹杂物运动行为
• 2.2 模型设计
• 2.2.1 相似准数的确定
• 2.2.2 实验参数的选取
• 2.3 实验方案与装置
• 2.3.1 水流量的选取
• 2.3.2 模型参数的选取
• 2.3.3 实验装置
• 2.3.4 实验步骤
• 2.4 夹杂物上浮率计算结果及分析
• 2.4.1 一定直径下漩流室高度对上浮率的影响
• 2.4.2 一定高度下漩流室直径对上浮率的影响
• 2.4.3 漩流室入口方向对上浮率的影响
• 2.4.4 漩流室入口流量对上浮率的影响
• 第3章 双流漩流中间包的夹杂物模拟试验
• 3.1 实验参数的选取
• 3.1.1 水流量的选取
• 3.1.2 模型参数的选取
• 3.1.3 夹杂物颗粒粒径的选取
• 3.2 实验方案设计
• 3.3 实验装置
• 3.4 实验步骤
• 3.5 实验数据处理与分析
• 3.5.1 不加漩流室时夹杂物的上浮率情况
• 3.5.2 漩流室直径200mm下漩流室高度对上浮率的影响
• 3.5.3 漩流室直径200mm旋转60°下漩流室高度对上浮率的影响
• 第4章 单流漩流中间包卷渣及裸渣模拟实验
• 4.1 模拟介质的选取
• 4.2 油层厚度的确定
• 4.3 实验方案
• 4.4 实验步骤
• 4.5 卷渣实验结果及分析
• 4.5.1 漩流室高度对卷渣的影响
• 4.5.2 漩流室直径对卷渣的影响
• 4.5.3 漩流室入口流量对卷渣情况的影响
• 4.6 裸渣实验结果及分析
• 4.6.1 漩流室高度对裸渣的影响
• 4.6.2 漩流室直径对裸渣的影响
• 4.6.3 漩流室入口流量对裸渣情况的影响
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢